電力系統(tǒng)電氣自動化的應(yīng)用

摘 要：電氣自動化是當(dāng)今世界上最為活躍、發(fā)展?jié)摿^大的一種多種高新技術(shù)的合成體。自20世紀(jì)50年代以來，電氣自動化在我國的發(fā)展水平不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。文章主要分析了我國電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、電氣自動化在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電氣自動化；應(yīng)用

建國之初，我國就開始了電氣自動化的歷史，但是因為由于建國之初受經(jīng)濟水平及科技實力的限制，相當(dāng)長一段時間里我國自動化領(lǐng)域發(fā)展的成果甚微。真正的發(fā)展是隨著改革開放的進行，我國經(jīng)濟發(fā)展快速增長，技術(shù)創(chuàng)新能力越來越強，電氣化領(lǐng)域才發(fā)展越來越快，也有很多的成果令人眼前一亮。特別是像IEC61131、OPC等的創(chuàng)新技術(shù)極大的推動了我國自動化領(lǐng)域的發(fā)展。

1 我國電力系統(tǒng)電氣自動化的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)在電氣自動化的操作系統(tǒng)大多是Windows NT、Internet Explore以及Windows，這些技術(shù)的操作規(guī)范和執(zhí)行語言已經(jīng)在電氣自動化的發(fā)展過程中建立了標(biāo)準(zhǔn)平臺。當(dāng)然隨著PC、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸地發(fā)展、優(yōu)化系統(tǒng)操作界面，這些操作系統(tǒng)越來越多地參與了企事業(yè)單位的公司運營，受到了更廣泛的接受。

2 電氣自動化在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

2.1 電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

電氣自動化控制系統(tǒng)越來越顯示出多樣化發(fā)展的局面，集中監(jiān)控方式、遠(yuǎn)程監(jiān)控方式以及現(xiàn)場總監(jiān)控方式各具特色，也各有缺點和劣勢。集中監(jiān)控方式具有維護方便、控制站的防護要求低、運行維護方便的特點。多種功能都要在一個處理器上處理，當(dāng)然由此也造成不好的效果，相對來說，一個處理器的任務(wù)就會異常繁重，處理速度變慢。電氣設(shè)備承擔(dān)不了眾多監(jiān)控對象的重壓造成主控機器冗余的下降、電纜數(shù)量增加，成本也就變大。而由模擬電路，由電話繼電器、電子管等分立元件等遠(yuǎn)程控制裝置組成的遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，不涉及軟件的運行，將工作大部分分擔(dān)到硬件上，完成各種運算處理工作，雖然相對的提高了自動化水平、保障了系統(tǒng)穩(wěn)定安全，也節(jié)約了設(shè)備、材料成本，但是卻無法進行自動控制和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，而且由于獨立性增加，缺乏檢查和預(yù)防故障的能力。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式則具有明顯的針對性，系統(tǒng)設(shè)計更加多元化，針對于不同的間隔不同的情況設(shè)計不同的系統(tǒng)。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/O卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2.2 綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)分為集中模式和分層分布式模式，這兩個模式的應(yīng)用都較普遍。

所謂集中模式就是接線模式，這是比較傳統(tǒng)的模式，這種模式分為兩種方式，一種為直接 I/O接入方式，另一種為遠(yuǎn)程 I/O 接入方式。兩種模式各有不同，直接 I/O接入方式將電纜接至電子間集中組屏；而遠(yuǎn)程 I/O 接入方式是設(shè)立遠(yuǎn)程 I/O 采集柜，這在數(shù)據(jù)較集中的設(shè)備現(xiàn)場，再借助通信方式與DCS控制主機相連。實際上兩種方式并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。采集集中組屏有方便管理、設(shè)備工作環(huán)境好的優(yōu)點。而硬接線方式反應(yīng)速度較快，也成熟一些。當(dāng)然缺點必定也是有，工程量大投資也就比較大，電纜距離長很可能影響DCS的可靠性，另外只有重要的電氣量才能進入 DCS，電氣信息不完整。再者因為缺少獨立的電氣監(jiān)控主站系統(tǒng)，很難完成較復(fù)雜的電氣運行程序，電氣的綜合自動化效果也要大打折扣。

分層分布式模式分為監(jiān)控層、通信層和間隔層三層，間隔層的終端保護測控單元有重要的功能，它可以按照電氣間隔的方法進行布局安排。在一次性設(shè)備旁邊，可以安裝測控單元和保護單元。電纜網(wǎng)絡(luò)、光纖以及通信管理機組成的網(wǎng)絡(luò)層可以通過現(xiàn)場總線技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總、規(guī)約轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)和傳控制命令的功能。實現(xiàn)管理間隔層同時進行信息交換。這樣就體現(xiàn)出了這種方式的優(yōu)勢，就地安置間隔層測控終端不但占地少、操作更加簡介、抗干擾結(jié)果可靠、原始數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度極大的增加，同時也大大減少了設(shè)備的成本。系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量提高，監(jiān)控信息也就更加完整，另一方面，也方便了實現(xiàn)在遠(yuǎn)方對保護定值的修改及信號復(fù)歸，這無疑不使運行維護更加方便。另外，分布式結(jié)構(gòu)也方便與系統(tǒng)的更新、優(yōu)化與維護，整個系統(tǒng)由幾部分組成，不同部分間聯(lián)系密切，但又相對獨立，局部故障不影響其他模塊正常運行，這樣當(dāng)想要更新或者維修某一模塊時，可以針對于某一某塊單獨進行，不至于影響整個系統(tǒng)的運行。而且設(shè)置獨立的電氣監(jiān)控主站，便于分步調(diào)試和投運，滿足倒送電的要求。同時有利于廠用電系統(tǒng)的運行、維護和檢修。

3 電力系統(tǒng)電氣自動化應(yīng)用的未來前景

電氣自動化領(lǐng)域?qū)?jīng)歷前所未有的發(fā)展，充滿了活力，也非常具有前景。它不但不斷融入實踐，加快了技術(shù)更新的步伐，也不斷地結(jié)合其他領(lǐng)域的新技術(shù)新成果。另外隨著系統(tǒng)自動化不斷地完善結(jié)構(gòu)與組成，市場上的結(jié)構(gòu)和平臺也逐漸趨于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。特別是與整個國際市場標(biāo)準(zhǔn)的接軌，實現(xiàn)不同廠家IED設(shè)備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)。當(dāng)然我國電氣自動化領(lǐng)域發(fā)展起始點落后于國外，技術(shù)能力比不上國際水平，所以我們要在發(fā)展適合我國國情的技術(shù)時更要積極引進國外的先進理論與技術(shù)。

縱觀我國電氣自動化領(lǐng)域的發(fā)展，預(yù)測會有下面兩個趨勢：首先，趨于保護、控制、測量一體化。我國自動化系統(tǒng)現(xiàn)在大多采用的是站內(nèi)監(jiān)控采集數(shù)據(jù)，這種模式可以在比較清晰的事故分析和處理界面進行操作，保護則比較獨立。然而這種模式卻有著某些程度的不妥之處，因為這樣的模式設(shè)備配置多有重疊，缺乏簡約性，從而也造成工作量的增加。現(xiàn)在國外更加普遍的是控制測量與保護整合為一體的模式，因為保護功能和控制、測量功能對數(shù)據(jù)的要求不一樣，保護的數(shù)據(jù)大多是一個定值，精度較低，而控制測量的數(shù)據(jù)通常在一個狹窄范圍內(nèi)波動，精度也要求較高，CPU單元校核然后傳達(dá)上位機的信息給保護回路，減少了運行程序，不但節(jié)約化了也增加了可靠性。所以，清晰的界面反而局限了各部門間的合作關(guān)系，一體化是發(fā)展的必然趨勢。

其次，以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展正興。因為隨著網(wǎng)路信息量的增加，信息的實時性成為了越來越重要的考量指標(biāo)。以太網(wǎng)擁有信息傳輸速度快、數(shù)據(jù)量大的優(yōu)勢，正滿足了這個需要。Ethernet+TCP/IP形式是最常見的形式，將來的電氣自動化發(fā)展必將是以以太網(wǎng)為主要載體與核心的現(xiàn)場總線技術(shù)。

4 結(jié)束語

經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，科技創(chuàng)新不斷突破，電氣化領(lǐng)域也日新月異的發(fā)展，由于電氣化技術(shù)的普遍運用，電氣自動化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用的作用越來越大，舉足輕重的地位決定了該技術(shù)必定會越來越受到重視。同時，電氣自動化領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新也必定會給電力系統(tǒng)的運作方式帶來翻天覆地的變化，技術(shù)的創(chuàng)新也必定會帶動理論及觀念的創(chuàng)新。電力系統(tǒng)反過來又會推動電氣化領(lǐng)域技術(shù)的進步。不久的將來電氣自動化主導(dǎo)的電力系統(tǒng)必定會快速發(fā)展，科技的力量會越來越突出。

參考文獻(xiàn)

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